无线电发射机

幅度调制信号的传输基于无线电发射器和接收器。它也适用于其他类型的调制，包括数字调制。无线电发射器是一种电子设备，可以产生无线电波，并在天线的帮助下辐射这些波。天线将无线电波从一端传输到另一端，另一端由接收器端的天线捕获。因此，数据传输是发射器和接收器之间的通信。让我们首先讨论发射器及其组件。

发射器

发射器是发送信息的设备。它使用无线或有线媒体进行通信。示例包括手机、蓝牙、对讲机、计算机网络、无线电和电视广播。发射器可以是电子设备中的一个组件，也可以是电路中的一个单独组件。发射器的目的是在一定距离内传输信息。

发射器的组件

我们知道，通信信道由三个主要组件组成：发射器、通信信道和接收器。发射器不是一个单独的组件。在将信号传输到通信信道之前，它还涉及几个组件。

发射器的组件包括换能器、处理器和发射器。发射器的电路如下所示：

换能器

换能器将信号的能量转换为电能，使其适合传输。例如：

声能

声音作为输入被转换为电的形式（电子信号），该信号通过不同的介质传播，例如光纤、电缆等。

处理器

处理器的功能是分析、解释和修改信号，以实现高效传输。

发射器

发射器直接将信号发送到信道，然后由接收器感知。

信息通过信道传播并到达接收器。接收器的组件与发射器相同，但连接方式相反。发射器从用户处获取输入，将其转换为适合传输的形式，并通过通信信道将其发送到接收器。接收器捕获信息，将其转换回原始形式，并将其发送到接收器的输出。接收器的组件包括接收器和换能器。接收器的电路如下所示：

接收器捕获信息并将其发送到换能器。它将信号从电的形式转换为其原始形式，使其适合在输出端进行感知。

在这里，我们将讨论无线电发射器、无线电发射器的组件、历史以及无线电发射器的监管。

无线电发射器

无线电发射器的简单框图如下所示：

它由消息信号、调制器、载波信号、功率放大器和天线组成。顾名思义，发射器将信息从一端发送到另一端。基带信号，也称为消息信号，通过调制转换为无线电频率。基带信号由调制器乘以载波信号。它有助于提高信号的频率。所选载波信号的振幅与原始信号相同。功率放大器进一步放大信号并通过天线辐射。

它结合了输入信号和高频载波信号，也称为调制。我们可以通过不同的方式将信息添加到载波中。这取决于调制的类型和发射器的类型。在AM（幅度调制）的情况下，通过改变其振幅来添加信息。消息信号和载波信号都以恒定的振幅存在。类似地，在FM（频率调制）的情况下，通过改变其频率来添加信息。

来自发射器的无线电信号通过天线传输。它将能量辐射到空间中。天线公开连接或封闭在外壳中，例如手机和对讲机。在大功率应用中，发射器设备外部的天线位于建筑物顶部或作为单独的电源（传输线）。

Am 广播天线占据 10k Hz 的带宽。如果载波信号的频率为 500k Hz，则发射器的频率范围为：

Fc - Fm 到 Fc + Fm

带宽 = 2Fm

Fm = 10/2 = 5k Hz

= (500 - 5) 到 (500 + 5)k Hz

频率范围为 495k Hz 到 505k Hz。

用于生成载波信号的振荡器由 LC 晶体组成，该晶体不是很稳定。因此，调制器的输出通过放大器，这有助于提高信号的功率水平。它也用作隔离器，以防止负载的变化影响振荡器的频率。

无线电发射器中的组件不是直接连接的。阻抗匹配网络将一个阶段与另一个阶段连接起来，这将在本主题后面讨论。

无线电发射器的组件如下所示：

1. 功率放大器
2. 阻抗匹配网络
3. 天线

让我们详细讨论每个组件。

功率放大器

功率放大器的功能是为信号提供功率提升。一个简单的调制器只能辐射几毫瓦的功率，而 AM 广播可以提供几千瓦的功率。在这里，C 类功率放大器是传输的首选。这些放大器一半的输入信号具有高失真，但产生 90% 的功率效率。通过使用带有放大器的调谐负载来减少失真。功率放大器的框图如下所示：

功率放大器的组件包括三个阻抗匹配网络、一个驱动放大器和一个最终的功率放大器。第一个驱动放大器提供中间功率提升，而最终放大器提供所需的提升。在高带宽要求的情况下，在缓冲级中使用 A 类放大器。但是，其效率很低。即使在没有输入信号的情况下，此类放大器也会导通，从而导致功率损耗。

阻抗匹配网络

如上所述，阻抗匹配网络可在两个阶段之间提供高效的功率耦合。它还用作过滤设备，以从信息中删除任何不需要的信号。第一个阶段和下一个阶段的输出阻抗和输入阻抗相等，以便在两个阶段之间实现最大功率传输。 LC 网络、负载和变压器用于这些网络中。基于变压器的阻抗匹配网络使用匝数比来匹配负载。它还使用特殊类型的磁芯材料和铜绕组，以防止磁能泄漏，尤其是在高频下。

阻抗匹配过程涉及匹配第一阶段的输出阻抗和第二阶段的输入阻抗的电阻负载和电抗负载。通常，电阻负载是电感器 (L)，而电抗负载是电容器 (C)。对复杂网络执行相同的过程。它也称为 LC 网络。

天线

天线连接在无线电发射器的末端。它通过通信信道将能量辐射到接收器。当电流进入天线时，其内部的电导体会产生磁场。它进一步感应出电场。电场和磁场都形成电磁波，电磁波以光速沿天线指示的方向传播。天线的形状和尺寸取决于工作波长。最简单的天线类型是半波偶极天线。它具有一根单线，长度等于其波长的一半。

到达天线的整个信号并未辐射。信号的一部分被反射回来。信号的剩余部分提供欧姆损耗和辐射功率。辐射功率用于辐射目的。天线的辐射电阻提供与辐射功率相同的欧姆损耗。

天线的效率由下式给出：

n = Prad/ Pin

其中，

N 是效率

Prad 是辐射功率

Pin 是输入功率

有关天线的更多详细信息，请单击链接 天线

历史

• 1887 年，德国物理学家海因里希·赫兹发现了第一个原始无线电发射器。它也被称为火花隙发射器。
• 1895 年，意大利电气工程师 G·马可尼开发了第一个使用无线电发射器的无线电通信系统。
• 大约在 1900 年，无线电开始在全球范围内商业使用。
• 这些发射器在 1887 年至 1917 年间很流行。但是，这些火花发射器传输的信息嘈杂，并且干扰了其他发射器发出的能量。它不适合音频传输。
• 1904 年，发明了第一个连续波发射器，该发射器在 20 世纪 20 年代使用。
• 1906 年，美国发明家李·德·福雷斯特发明了真空管，该真空管后来构成了真空管发射器发明的基础。
• 1920 年，电气工程师埃德温·阿姆斯特朗和奥地利工程师 A·梅斯纳开发了第一个真空管。它的工作原理基于反馈振荡器。
• 真空发射器取代了上述早期的无线电发射器发明。
• 真空管发射器价格低廉、连续波，并且可以使用 AM（幅度调制）轻松传输音频信号。
• 1933 年，埃德温·阿姆斯特朗证明，与 AM 相比，FM（频率调制）更稳定且噪声更小。
• 1937 年，第一个 FM 广播电台获得了许可。
• 第二次世界大战期间雷达的发展推动了高频无线电发射器的发明。
• 在 20 世纪 60 年代，晶体管被开发出来。它允许开发便携式发射器，例如对讲机和无线麦克风。
• 20 世纪 70 年代 IC（集成电路）的发明有助于开发无线设备，例如手机。还发明了各种其他具有带宽保护、提高效率等的发射器。
• 此后，数字通信开始流行起来。与模拟通信相比，它具有各种优势，例如更快的速度和更低的噪声。

无线电发射器的监管

信息以不同的频率传输。没有两个发射器可以在同一频率上发射。这有助于安全传输和无线电操作。否则会引起干扰，并且两个信道可能会交叉，导致信息丢失。因此，在大多数国家/地区，发射器都经过许可，并限制在特定频率和功率水平下使用。 频率频段向各种类别的分配由国际电信联盟 (ITU) 负责。

除了许可的发射器外，还有一些短功率发射器。这些发射器未经许可，涉及 蓝牙、手机、Wi-Fi、麦克风 和 婴儿监视器 等产品。 这些消费类设备无需许可证即可运行，但在运行前需要预先批准。这属于 FCC（联邦通信委员会）的管辖范围。